【摘要】：作物連作會(huì)出現(xiàn)病蟲(chóng)害增多、產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降等現(xiàn)象,導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)可持續(xù)化發(fā)展的瓶頸----連作障礙。微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的核心,是植物生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)交換的主要媒介。微生物有機(jī)肥將適合的營(yíng)養(yǎng)載體與抑病促生功能菌群共同發(fā)酵,施用后可調(diào)節(jié)作物根際土壤微生物群落多樣性,營(yíng)養(yǎng)載體能提高土壤肥力,減少化肥的施用,從而達(dá)到減輕土傳病害,促生增產(chǎn)的目的,對(duì)農(nóng)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本研究以作物根際微生物群落作為研究對(duì)象,利用現(xiàn)代高通量測(cè)序技術(shù),構(gòu)建作物根際微生物群落宏基因組文庫(kù),研究不同種植年限下連作作物根際微生物群落的動(dòng)態(tài)演替過(guò)程,探討植物生長(zhǎng)、病害發(fā)生與菌群變化間的互作關(guān)系;將根際微生物群落的時(shí)空變化與病害情況、土壤養(yǎng)分變化、作物品質(zhì)產(chǎn)量構(gòu)成因子等進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析,確定微生物群落中的功能種屬,定向篩選有關(guān)菌株,研制微生物有機(jī)肥。主要結(jié)果研究如下:1.利用第二代MiSeq測(cè)序平臺(tái)對(duì)2014-2016年連續(xù)3年種植西瓜的根際土壤細(xì)菌微生物群落多樣性進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果表明,西瓜連作三年的根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)有顯著差異,細(xì)菌群落OTU數(shù)量和多樣性指數(shù)與連作年限呈負(fù)相關(guān)。從分類學(xué)角度看,變形菌門與酸桿菌門的相對(duì)豐度隨著連作年限的增加而逐漸升高,而厚壁菌門、放線菌門這些含有有益微生物的類群的相對(duì)豐度隨著連作年限的增加而逐漸下降。2.隨著種植年限的增加,西瓜的發(fā)病率和病情指數(shù)逐年上升而產(chǎn)量逐年下降,且不同年份間差異顯著。將連作根際土壤細(xì)菌群落不同分類水平的菌群相對(duì)豐度與發(fā)病率、病情指數(shù)和產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),從門水平上來(lái)說(shuō),厚壁菌門與放線菌門與發(fā)病率、病情指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)而與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān),說(shuō)明這兩個(gè)類群的微生物有顯著的促生抑病作用。進(jìn)一步細(xì)分到屬水平,芽孢桿菌屬、鏈霉菌屬與發(fā)病率、病情指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)而與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。將芽孢桿菌屬和防線菌屬確定為克服作物連作障礙的關(guān)鍵菌群。以這兩個(gè)屬的微生物為目標(biāo)菌群,分離篩選具有促生抑病作用的功能菌株解淀粉芽孢桿菌JDF35。3.將解淀粉芽孢桿菌JDF35與已腐熟的牛糞和雞糞(1:2,w/w)混合進(jìn)行二次發(fā)酵,制成新型微生物有機(jī)肥。4.以西瓜和高粱兩種作物分別進(jìn)行了盆栽試驗(yàn)。相比于化肥和有機(jī)肥,新型微生物有機(jī)肥施用于西瓜和高粱兩種作物均有顯著的抑病效果。在連作西瓜和高粱的大田試驗(yàn)中,微生物有機(jī)肥的施用可有效抑制連作西瓜病害的發(fā)生,發(fā)病率和病情指數(shù)均為最低;而西瓜的產(chǎn)量最高,促生作用顯著。連作高粱施用微生物有機(jī)肥后,僅在發(fā)病率這一指標(biāo)上體現(xiàn)出差異,雖然其病情指數(shù)較低、產(chǎn)量較高,但并未體現(xiàn)出顯著差異。
【學(xué)位授予單位】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S141
【圖文】：

２．２．２原始測(cè)序數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制逡逑剔除疑問(wèn)序列、低質(zhì)量序列和嵌合休序列后，對(duì)每個(gè)樣本的高質(zhì)量序列數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，逡逑結(jié)果如圖２－２所示。由圖中可以看出，經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制后，所有樣本中的高質(zhì)量序列長(zhǎng)度逡逑都集中在２３０ｂｐ左右，完全符合實(shí)驗(yàn)預(yù)期，可進(jìn)行可操作分類單元的劃分。逡逑－２１邋－逡逑

邐Ｉ邋＊＞0逡逑ｏｔ邋：ｉ？Ｓ５＜３＼ｉｅ�。睿悖颍�！邋｛＞逡逑圖２－２局質(zhì)量序列長(zhǎng)度分布逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｔｈｅ邋ｌｅｎｇｔｈ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｈｉｇｈ邋ｑｕａｌｉｔｙ邋ｓｅｑｕｅｎｃｅ逡逑２．２．３可j~作分類單元聚類與物種分類分析逡逑利用Ｑ１ＩＭＥ軟件和ＵＣＬＵＳＴ序列比對(duì)軟件，對(duì)混池中相似度高于９７％的序列進(jìn)逡逑行ＯＴＵ的歸并劃分，將豐度值低于全體樣本測(cè)序總量０．００１％邋（十萬(wàn)分之一）的ＯＴＵ逡逑去除（Ｂｏｋｕｌｉｃｈ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１３），并將去除了稀有０ＴＵ的此豐度矩陣用于后續(xù)的一系列分析。逡逑９個(gè)樣品中，細(xì)菌１６ＳｒＲＮＡ序列總數(shù)為４３６邋１８７邋（４５邋６０３－６４３２０）。根據(jù)獲得的ＯＴＵ豐逡逑度矩陣，使用Ｒ軟件計(jì)算各樣本組共有ＯＴＵ的數(shù)量，將樣本按年限分組并通過(guò)Ｖｅｎｎ逡逑圖（圖２－３）呈現(xiàn)不同年限中共有和獨(dú)有的ＯＴＵ。逡逑２０１４邐＇邐２０１５逡逑１０５７逡逑１８０３邐１７０１逡逑４４Ｓ邐２９８逡逑１３４９逡逑２０１６逡逑圖２－３樣本共有ＯＴＵ的Ｖｅｎｎ圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｖｅｎｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｃｏｍｍ

９個(gè)樣品中，細(xì)菌１６ＳｒＲＮＡ序列總數(shù)為４３６邋１８７邋（４５邋６０３－６４３２０）。根據(jù)獲得的ＯＴＵ豐逡逑度矩陣，使用Ｒ軟件計(jì)算各樣本組共有ＯＴＵ的數(shù)量，將樣本按年限分組并通過(guò)Ｖｅｎｎ逡逑圖（圖２－３）呈現(xiàn)不同年限中共有和獨(dú)有的ＯＴＵ。逡逑２０１４邐＇邐２０１５逡逑１０５７逡逑１８０３邐１７０１逡逑４４Ｓ邐２９８逡逑１３４９逡逑２０１６逡逑圖２－３樣本共有ＯＴＵ的Ｖｅｎｎ圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｖｅｎｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｃｏｍｍｏｎ邋ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ逡逑－２２邋－逡逑

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